stm32hal库平衡小车pid

### 使用 STM32 HAL 库实现平衡小车 PID 控制 #### 初始化硬件资源 为了使能霍尔编码器用于测量电机的速度，初始化过程需要设置TIMx定时器作为计数器来读取来自编码器A相和B相信号。这部分可以通过STM32CubeMX工具自动生成大部分必要的初始化代码。 ```c // 定义全局变量保存当前速度值 int16_t currentSpeed = 0; ``` 对于PID控制器而言，还需要定义一些参数： ```c typedef struct { float Kp; // 比例系数 float Ki; // 积分系数 float Kd; // 微分系数 int32_t prevError; // 上一次误差 int32_t integral; // 累积误差 } PID_Controller; PID_Controller pidCtrl = { .Kp=1.2f, .Ki=0.05f, .Kd=0.8f }; ``` #### 编码器中断服务函数 每当检测到位置变化时触发此ISR（中断服务程序），更新`currentSpeed`变量以反映最新的转速信息[^1]。 ```c void TIMx_IRQHandler(void){ /* 清除标志位 */ __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htimX, TIM_IT_UPDATE); static uint32_t lastCount = 0; const uint32_t nowCount = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htimX); if (nowCount >= lastCount) { currentSpeed = nowCount - lastCount; } else { // 处理溢出情况 currentSpeed = ((uint16_t)(-lastCount)) + nowCount; } lastCount = nowCount; } ``` #### 计算目标PWM占空比 根据期望速度与实际速度之间的差异调整施加给电机的电压水平，从而达到稳定行驶的目的。 ```c float ComputeDutyCycle(int targetSpeed) { int error = targetSpeed - currentSpeed; pidCtrl.integral += error * pidCtrl.Ki; float derivative = (error - pidCtrl.prevError) * pidCtrl.Kd; float output = pidCtrl.Kp * error + pidCtrl.integral + derivative; pidCtrl.prevError = error; return constrain(output, MIN_DUTY_CYCLE, MAX_DUTY_CYCLE); // 将输出限制在一个合理范围内 } inline float constrain(float amt, float low, float high) { return amt < low ? low : (amt > high ? high : amt); } ``` 最后一步是在主循环里持续调用上述方法，并将计算得到的结果应用至相应的PWM通道上，以此改变电机的工作状态[^2]。 ```c while(1){ float dutyCycle = ComputeDutyCycle(desiredSpeed); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htimX, TIM_CHANNEL_Y, dutyCycle); } ```